understanding SPEF

SPEF(Standard Parasitic Exchange Format)是一种IEEE标准，包含着线上的寄生电阻、电容、电感等信息。SPEF是ASCII格式，可读的。PR后，要抽取spef，在STA工具里反标net上的RC，再配合db里std cell的RC，通过完整的RC才能计算得到准确的timing。
反标RC过程中，经常会出现warning、error等信息，这时我们就需要debug spef。所以，我们有必要了解SPEF的语法格式。
SPEF file通常包括四个部分：

  1. Header section
  2. Name map section
  3. Ports section
  4. Main parasitic description section

SPEF的keyword以*开头，如：*NAME_MAP,*D_NET;注释以//开头。

1.Header section

Header section 一般14行，包含spef version, design name, tool version, naming style, units等。
实例：

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*SPEF "IEEE 1481-1999"
*DESIGN "mydesign"
*DATE "Sat Nov  4 17:13:47 2017"
*VENDOR "Synopsys Inc."
*PROGRAM "StarRC"
*VERSION "M-2017.06-SP2"
*DESIGN_FLOW "PIN_CAP NONE" "NAME_SCOPE LOCAL"
*DIVIDER /
*DELIMITER :
*BUS_DELIMITER []
*T_UNIT 1.0 NS
*C_UNIT 1.0 FF
*R_UNIT 1.0 OHM
*L_UNIT 1.0 HENRY

2.Name map section

由于cell/net name会很长，并且同一个net/cell会重复多次出现，为了减小文件大小，会将name映射成数字，在文件后面该数字就表示该name。
实例：

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*2608468 xtggpio[2]
*2608469 xtggpio[1]
*2608470 xtggpio[0]
*2608471 xtgclk
*2608472 xflash
*2608473 xmshutter
*2608474 xhd
//...
*2621011 u_corei053/u_audtop/U_AUDD_LAI053/u_audgain/u_auddateng0/engaccval_reg_11___engaccval_reg_10___engaccval_reg_9___engaccval_reg_8___engaccval_reg_7___engaccval_reg_6___engaccval_reg_5___engaccval_reg_4_
*2621012 u_corei053/u_audtop/U_AUDD_LAI053/u_audgain/u_auddateng0/engaccval_reg_19___engaccval_reg_18___engaccval_reg_17___engaccval_reg_16___engaccval_reg_15___engaccval_reg_14___engaccval_reg_13___engaccval_reg_12_
*2621013 u_corei053/u_audtop/U_AUDD_LAI053/u_audgain/u_auddateng0/engaccval_reg_27___engaccval_reg_26___engaccval_reg_25___engaccval_reg_24___engaccval_reg_23___engaccval_reg_22___engaccval_reg_21___engaccval_reg_20_

3.Ports session

Port session包含design所有顶层端口，其格式为：
port_name direction
port_name是上面已经name_mapping后的数字格式;
direction可以为I,O,B,分别对应input,output,inout。
实例：

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*PORTS

*1169423 I
*1169424 I
*1169425 I
*1169426 O
*1169427 O
*1169428 O
*1169429 O
*1169430 O
*2608614 B
*2608615 B
*2608616 B

4.Main parasitic description section

这个部分就是整个design所有net的寄生RCL信息了，每条net通常以*D_NET和*END关键字分开。
D_NET表示distributed net，除此外，还有3种很少用：
R_NET表示reduced nets;
D_PNET表示distributed physical net;
R_PNET表示reduced physical nets.
每条net包含*CONN,*CAP,*RES部分，格式如下：

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*D_NET net_name total_cap
*CONN
//connection information
*CAP
//detailed cap information
*RES
//detailed res information
*END

4.1 connection section

*CONN部分列出该条net所有的pin，此外，还会把该net的内部节点，其格式如下：
conn_type pin_name [direction] [driving info] *C xy_coordinate
conn_type有三种：*I,*P,*N，分别指：
*I: internal connection，连到logic instant pin，后面跟instant pin name;
*P: external connection，连到port，后面跟port name;
*N: internal node，工具将net断开的内部节点，后面跟net node。
conn_type为I或P时，需指定pin/port direction，value可以为I和O，分别指input,output。
对output pin可以指定其driver cell,格式为*D ref_name。
*C xy_coordinate表示该pin/port/node的坐标。
实例：

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*CONN
*I *2614346:I I *C 1109.1300 1841.2300
*I *2614347:ZN O *D INVD2BWP7T40P140HVT *C 1208.3900 1760.8700
*N *4816:2 *C 1109.1300 1841.2300
*N *4816:3 *C 1208.3900 1760.8700
*N *4816:4 *C 1208.3900 1760.8700
*N *4816:5 *C 1208.3400 1760.8800

// 连到port
*CONN
*P *2608554 B *C 82.4600 929.0250
*I *4826447:PAD B *D PRWHSWCDGSD_H *C 82.4600 929.0250

4.2 capacitor section

*CAP部分列出该条net的所有cap，包括与GND之间的cap和与相邻net之间的coupled cap，格式分别为：
num net_node cap_value
num net_node another_net_node coupled_cap_value
实例：

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*CAP
1 *2614346:I *3739625:I 1.89347 //coupled cap
2 *2614346:I *1321176:4 1.07336
3 *4816:5 *1890744:7 0.277137
4 *4816:5 *4216046:D 0.0689194
5 *4816:5 *1891199:15 1.56794
6 *2614346:I *4465732:I 0.425209
7 *2614346:I *2160917:2 0.016052
8 *2614346:I *4469463:B 0.0161593
9 *2614346:I *2160919:3 0.00672438
10 *2614346:I *2161659:3 0.0140435
11 *2614346:I *4470463:A 0.00825583
12 *2614346:I *4474070:B 0.0595718
13 *2614346:I *2166777:7 0.0540128
14 *2614346:I *2169344:2 0.217477
15 *2614346:I *2183021:6 1.00391
16 *2614346:I 5.95695 //to GND
17 *4816:5 9.14826 //to GND

4.3 resistance section

*RES部分列出该条net上所有金属块的电阻。实例如下：

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*RES
1 *2614346:I *4816:2 0.001
2 *2614346:I *4816:5 667.144
3 *2614347:ZN *4816:3 6.25715
4 *2614347:ZN *4816:4 0.001
5 *4816:3 *4816:5 0.133914


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